Впервые с момента появления концепции «временных кристаллов» в 2016 году физики смогли реализовать так называемый временной квазикристалл. В отличие от классических временных кристаллов, которые повторяют структуру и поведение в строгом ритме, новый материал нарушает это правило, не теряя при этом внутреннего порядка.
Ученые создали временной квазикристалл! Это шаг к «квантовой памяти будущего»
Западные специалисты создали новый тип временного кристалла — структуру, которая способна колебаться без повторения и внешнего источника энергии. Сообщается, что открытие может изменить представления о времени и квантовой материи.
Unsplash
Исследование опубликовали в журнале Physical Review X.
Что такое «кристалл времени»?
Классический временной кристалл — это квантовая система, способная бесконечно повторять движения без поступления внешней энергии.
- Однако такой кристалл легко разрушить: малейшее вмешательство среды — и структура теряет устойчивость.
Временной квазикристалл устроен сложнее. В его основе лежит порядок без периодичности: атомы расположены закономерно, но не образуют повторяющейся решетки.
- Это означает, что колебания внутри структуры не повторяются точно, а распределены по разным частотам: поэтому ученые называют подобные системы «упорядоченными, но непериодичными».
- Чтобы создать квазикристалл, исследователи использовали алмаз размером в миллиметр.
- С помощью пучков азота они создали внутри него миллионы микроскопических пустот — заменив атомы углерода и оставив микрокамеры.
- В этих пространствах электроны начали взаимодействовать на квантовом уровне. Управляя структурой с помощью микроволновых импульсов, команда инициировала колебания — своего рода «ритмы времени».
Еще один шаг в будущее
- «Микроволны задают временной порядок», — объяснил соавтор исследования Бинтян Е из MIT, США.
Так, описанные колебания продолжаются без повторения, демонстрируя уникальные свойства материи вне классических ограничений.
Практическое значение нового материала — в его чувствительности.
Временные квазикристаллы могут стать основой для точных квантовых сенсоров: их высокая восприимчивость к изменениям среды позволяет фиксировать малейшие колебания магнитного или электрического поля.
К тому же квазикристаллы потенциально подходят для хранения квантовой информации: благодаря способности поддерживать движение без энергии, подобные кристаллы могут стать аналогом оперативной памяти в квантовых компьютерах.
- Западные специалисты также подтвердили важные положения квантовой теории, а само исследование стало первым шагом к созданию новых квантовых технологий, сочетающих порядок, устойчивость и гибкость.